КИСНЕВІ СПОЛУКИ: ВЛАСТИВОСТІ, РЕАКЦІЇ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

У кисневмісних є ті , які включають кисень ковалентен або іонний. Найвідоміші складаються з органічних молекул, які мають зв’язки СО; але сім'я набагато ширша, розміщуючи посилання, такі як Si-O, PO, Fe-O або подібні.

Ковалентні оксигенати, як правило, органічні (з вуглецевими скелетами), тоді як іонні сполуки є неорганічними, що складаються по суті з оксидів (металевих та неметалічних). Звичайно, існує багато винятків із попереднього правила; але всі вони мають загальну присутність атомів кисню (або іонів).

Бульбашки кисню піднімаються з морських глибин. Джерело: Pxhere.

Кисень легко присутній, коли він бульбає у воді (верхнє зображення) або в будь-якому іншому розчиннику, де він не розчиняється. Це в повітрі, яким ми дихаємо, в горах, в цементі, в рослинних і тваринних тканинах.

Оксигенати є скрізь. Особи ковалентного типу не такі «помітні», як інші, тому що вони мають вигляд прозорих рідин або слабких кольорів; все ж кисень є, пов'язаний кількома способами.

Властивості

Оскільки сім'я оксигенатів настільки велика, ця стаття буде присвячена лише органічним та ковалентним типам.

Ступінь окислення

Усі вони мають спільні зв'язки СО, незалежно від їх структури; якщо він лінійний, розгалужений, циклічний, складний тощо. Чим більше CO зв’язків там, тим більше оксигенованої сполуки або молекули сказано; і тому ступінь його окислення вищий. Будучи такими оксигенованими сполуками, які варті надмірності, окислюються.

Залежно від ступеня їх окислення виділяються різні типи таких сполук. Найменш окисленими є спирти та прості ефіри; в першому є зв'язок С-ОН (будь це первинний, вторинний або третинний вуглець), а в другому зв'язки СОС. Звідси можна стверджувати, що ефіри більше окислюються, ніж спирти.

Дотримуючись тієї ж теми, альдегіди та кетони дотримуються ступеня окислення; Це карбонільні сполуки, і їх так називають, оскільки вони мають карбонільну групу, C = O. І нарешті, є складні ефіри та карбонові кислоти, останні є носіями карбоксильної групи COOH.

Функціональні групи

Властивості цих сполук залежать від ступеня їх окислення; і так само це відображається наявністю, відсутністю або достатністю функціональних груп, згаданих вище: OH, CO та COOH. Чим більша кількість цих груп, присутніх у сполуці, тим більше вона буде кисню.

Не можна забувати і внутрішні зв'язки КОК, які «втрачають» значення порівняно з групами, що містять оксиген.

І яку роль відіграють такі функціональні групи в молекулі? Вони визначають його реакційну здатність, а також представляють активні ділянки, де молекула може зазнавати перетворень. Це важлива властивість: вони є будівельними блоками для макромолекул або сполук для конкретних цілей.

Полярність

Оксигенати, як правило, полярні. Це тому, що атоми кисню є високоенегативними, створюючи постійні дипольні моменти.

Однак існує багато змінних, які визначають, чи є вони полярними; наприклад, симетрія молекули, що тягне за собою векторове скасування таких дипольних моментів.

Номенклатура

Кожен тип оксигенованих сполук має свої настанови, які мають бути названі відповідно до номенклатури IUPAC. Нижче описані номенклатури деяких цих сполук.

Спирти

Наприклад, спирти називаються додаванням суфікса -ol до кінця назв алканів, з яких вони походять. Таким чином, спирт, отриманий з метану, CH ₄ , буде називатися метанолом, CH ₃ OH.

Альдегіди

Щось подібне відбувається з альдегідами, але додавання суфікса -al. У вашому випадку вони не мають групи OH, а CHO, яка називається формалітом. Це не що інше, як карбонільна група з воднем, пов'язаним безпосередньо з вуглецем.

Таким чином, починаючи з CH ₄ і "видаляючи" два водню, у нас з'явиться молекула HCOH або H ₂ C = O, що називається метаналом (або формальдегідом, за традиційною номенклатурою).

Кетони

Для кетонів суфікс - –ona. Карбонільна група намагається мати найнижчий локатор при переліку вуглецю основного ланцюга. Таким чином, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ є 2-гексаноном, а не 5-гексаноном; насправді обидва сполуки є еквівалентними в цьому прикладі.

Прості ефіри та складні ефіри

Їх назви схожі, але перші мають загальну формулу ROR ', а другі мають RCOOR'. R і R 'являють собою однакові або різні алкільні групи, які в алфавітному порядку згадуються у випадку ефірів; або залежно від того, який з них приєднаний до карбонільної групи, у разі складних ефірів.

Наприклад, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ являє собою етиловий метиловий ефір. Тоді як CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ являє собою етилатаноат. Чому етаноат, а не метаноат? Тому що вона вважається не тільки СН _3, але і карбонільної групою, оскільки СН ₃ СО- являє собою "кислотну частину" складного ефіру.

Реакції

Було зазначено, що функціональні групи відповідають за визначення реактивності оксигенатів. ОН, наприклад, може виділятися у вигляді молекули води; тоді це говорить про зневоднення. Цьому зневодненню сприяє наявність тепла та кислого середовища.

Ефіри, зі свого боку, також реагують у присутності галогенідів водню, HX. При цьому їх COC-зв’язки розриваються з утворенням алкільних галогенідів, RX.

Залежно від умов навколишнього середовища, з'єднання може бути додатково окислене. Наприклад, ефіри можуть трансформуватися в органічні пероксиди, ROOR '. Так само і більш відомі окислення первинних та вторинних спиртів до альдегідів та кетонів відповідно.

Альдегіди, в свою чергу, можуть окислюватися до карбонових кислот. Вони, у присутності спиртів та кислого або основного середовища, проходять реакцію естерифікації, що призводить до виникнення ефірів.

В дуже загальних рисах реакції спрямовані на підвищення або зниження ступеня окислення сполуки; але в процесі це може породжувати нові структури, нові сполуки.

Програми

Коли їх кількість контролюється, вони дуже корисні як добавки (фармацевтичні препарати, харчові продукти, при формуванні продуктів, бензину тощо) або розчинники. Їх використання, очевидно, підпорядковане природі оксигенату, але якщо потрібні полярні види, то вони, ймовірно, є варіантом.

Проблема цих сполук полягає в тому, що при їх згорянні вони можуть утворювати шкідливі для життя та навколишнього середовища продукти. Наприклад, надлишок оксигенованих сполук у вигляді домішок у бензині є негативним аспектом, оскільки він утворює забруднювачі. Те саме відбувається, якщо джерелами палива є рослинні маси (біопаливо).

Приклади

Нарешті, згадується низка прикладів оксигенованих сполук:

- Етанол.

- діетиловий ефір.

- Ацетон.

- Гексанол.

- Ізоаміл етаоноат.

- Мурашина кислота.

- Жирні кислоти.

- кронові ефіри.

- Ізопропанол.

- Метоксибензол.

- феніловий метиловий ефір.

- Бутанал.

- Пропанон.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Моррісон, RT та Бойд, Р.Н. (1987). Органічна хімія. (5-е видання). Аддісон-Уеслі Ібероамерикана
3. Кері, ФА (2008). Органічна хімія. (6-е видання). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. Аміни. (10-е видання.). Wiley Plus.
5. Андрій Тіплер. (2010). Визначення низькоактивних кисневих сполук у бензині за допомогою технології Clarus 680 GC за допомогою технології S-Swafer MicroChannel Flow. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 США.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Гідродеоксигенація гваякола на металевих каталізаторах, підтримуваних вуглецем. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org